Page 90 - 无损检测2022年第十期

试验研究

DOI : 10.11973 / ws j c202210012

高强螺栓疲劳损伤的相控阵超声检测

王贤强 1 , 2 , 郭永保 , 马志华 , 杨 羿 , 刘 朵 , 张建东 1
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( 1. 苏交科集团股份有限公司 在役长大桥梁安全与健康国家重点实验室,南京 211112 ;

2. 东南大学 土木工程学院,南京 211189 ; 3. 河海大学 土木与交通学院, 南京 210024 ;

4. 南通市公路事业发展中心, 南通 226001 )
摘 要:为及时有效地检测钢结构桥梁高强螺栓的疲劳损伤, 以钢桥普遍使用的 10.9S 级

M30 高强螺栓为研究对象, 采用相控阵超声对高强螺栓人工刻槽模拟疲劳裂纹进行了检测, 对比
分析了检测端面、 损伤程度和损伤位置对疲劳裂纹损伤识别的影响。试验结果表明, 以螺栓尾端作
为检测面能有效减少疲劳损伤的漏检和误检, 检测精度高于螺帽端作为检测面的情况; 相控阵超声
对大于 1mm 的人工刻槽裂纹缺陷具有良好的检测精度, 能够识别出螺栓夹持长度内不同位置的

损伤, 且损伤定位相对误差在 7% 以内。

关键词:高强螺栓; 相控阵超声; 疲劳裂纹; 损伤识别; 定量评价

中图分类号: U446 ; TG115.28 文献标志码: A 文章编号: 1000-6656 ( 2022 ) 10-0052-05

Phasedarra yultrasonicdetectionforfati g uedama g eofhi g h-stren g thbolts

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WANGXian q ian g 1 , 2 , GUOYon g bao , MAZhihua , YANGYi , LIUDuo , ZHANGJiandon g 1

( 1.TheStateKe yLaborator yonSafet yandHealthofIn-serviceLon g -s p anBrid g es , JSTIGrou pCo. , Ltd. ,

Nan j in g211112 , China ; 2.SchoolofCivilEn g ineerin g , SoutheastUniversit y , Nan j in g211189 , China ;

3.SchoolofCivilandTrans p ortationEn g ineerin g , HohaiUniversit y , Nan j in g210024 , China ;

4.Nanton gHi g hwa yDevelo p mentCenter , Nanton g226001 , China )

Abstract : Inordertodetectthefati g uedama g eofhi g h-stren g thboltinsteelbrid g eintimeandaccuratel y , the

fati g uecracksimulatedb ymanual g roovin gdama g ein10.9Sg radeM30hi g h-stren g thboltcommonl yusedinsteel

brid g eweredetectedb yp hasedarra yultrasonictechni q ue.Theeffectofendfaceunderdetection , dama g ede g ree

anddama g elocationonfati g uecrackdama g eidentificationwerestudied.Thetestresultsshowedthatusin gscrew

threadendasdetectionfacecouldeffectivel yreducetheundetectedrateand miscalculation , andthedetection

accurac y isbetterthanthatofanotherend.The p hasedarra y ultrasonichasa g ooddetectionaccurac y forthemanual

g roovin gdama g eg reaterthan1mminboltholdin g len g th , andcouldidentif y thedama g elocationwiththerelative

p ositionin gerrorwithin7%.

Ke ywords : hi g h-stren g th bolt ; p hasedarra y ultrasonic ; fati g uecrack ; dama g eidentification ; q uantitative
evaluation
随着钢结构桥梁的大量建设, 栓接和焊接已成 为钢结构桥梁的主要连接形式, 栓接因具有施工简
便、 易于更换等优势, 得到了广泛应用 [ 1-2 ] 。栓接时
所采用的高强螺栓出厂时内部可能存在微小缺陷,
收稿日期: 2021-10-31
基金项目: 中国博士后科学基金项目( 2018m642300 ); 江苏省博
使用过程中又受到荷载长期冲击, 容易产生疲劳裂
士后科研 资 助 计 划 项 目 ( 2018K136C ); 江 苏 省 交 通 运 输 科 技 项 目
纹, 引起断裂失效 [ 3 ] 。特别是钢桁架桥高强螺栓数
( 2018Y11 , 2019Y69-02 ); 南通市公路科技项目( GHJJSYJ2020001 )
量众多, 螺栓断裂脱落一方面会影响节点受力性能,
作者简介: 王贤强( 1990- ), 男, 博士, 高级工程师, 主要从事桥
梁结构监测与损伤诊断方面的研究工作 另一方面会对行车与通航安全造成严重威胁。高强
螺栓使用过程中的疲劳裂纹通常不易被发现, 且很
通信作者: 刘 朵, ld238@ j sti.com
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2022 年 第 44 卷 第 10 期

无损检测